Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析 原创

发布于 2022-1-19 20:35
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春节不停更,此文正在参加「星光计划-春节更帖活动」: https://harmonyos.51cto.com/posts/9923

目前很多高性能的Java RPC框架都是基于Netty实现的,而Netty的设计原理又离不开Java NIO。本篇笔记是对NIO核心三件套:缓冲区(Buffer)、选择器 (Selector)和通道(Channel),其中后两者选择器与通道实现原理的学习总结。

一、NIO聊天室入门案例

在学习原理之前,先来了解一个Java NIO实现聊天室的小案例,该案例只有三个类:NioServer 聊天室服务端、NioClient 聊天室客户端、ClientThread 客户端线程。

服务端代码:

/**
 * Nio聊天室服务端
 *
 * @author csp
 * @date 2021-11-30 4:13 下午
 */
public class NioServer {

    /**
     * 聊天室成员列表:
     */
    Map<String, SocketChannel> memberChannels;

    /**
     * 端口
     */
    private static final int PORT = 8080;

    /**
     * 选择器
     */
    private Selector selector;

    /**
     * 管道
     */
    private ServerSocketChannel server;

    /**
     * 缓冲
     */
    private ByteBuffer buffer;

    public NioServer() throws IOException {
        // 初始化Selector选择器
        this.selector = Selector.open();
        // 初始化Channel通道
        this.server = getServerChannel(selector);
        // 初始化Buffer缓冲:
        this.buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        // 初始化聊天室成员列表
        memberChannels = new ConcurrentHashMap<>();
    }

    /**
     * 初始化Channel通道
     *
     * @param selector
     * @return
     * @throws IOException
     */
    private ServerSocketChannel getServerChannel(Selector selector) throws IOException {
        // 开辟一个Channel通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 通道设置为非阻塞模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 通道注册绑定Selector选择器,通道中数据的事件类型为OP_ACCEPT
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        // 通道绑定端口
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));

        return serverSocketChannel;
    }

    /**
     * 事件监听
     */
    public void listen() throws IOException {
        System.out.println("服务端启动......");
        try {
            // 无限循环
            while (true) {
                // 作用:至少需要有一个事件发生,否则(如果count == 0)就继续阻塞循环
                int count = selector.select();
                if (count == 0) {
                    continue;
                }
                // 获取SelectorKey的集合
                Set<SelectionKey> keySet = selector.selectedKeys();

                Iterator<SelectionKey> iterator = keySet.iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    // 当前事件对应的SelectorKey
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    // 删除当前事件:表示当前事件已经被消费了
                    iterator.remove();
                    if (key.isAcceptable()) {
                        // Accept类型事件:
                        // 通过key获取ServerSocketChannel
                        ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
                        // 通过ServerSocketChannel获取SocketChannel
                        SocketChannel channel = server.accept();
                        // channel设置为非阻塞模式
                        channel.configureBlocking(false);
                        // channel绑定选择器
                        channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

                        // 从channel中获取Host、端口等信息
                        System.out.println("客户端连接:"
                                + channel.socket().getInetAddress().getHostName() + ":"
                                + channel.socket().getPort());
                    } else if (key.isReadable()) {
                        // Read类型事件
                        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                        // 用于解密消息内容
                        CharsetDecoder decoder = Charset.forName("UTF-8").newDecoder();

                        // 将消息数据从通道channel读取到缓冲buffer
                        //ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(50);
                        buffer.clear();
                        channel.read(buffer);
                        buffer.flip();
                        // 获取解密后的消息内容:
                        String msg = decoder.decode(buffer).toString();
                        if (!"".equals(msg)) {
                            System.out.println("收到:" + msg);
                            if (msg.startsWith("username=")) {
                                String username = msg.replaceAll("username=", "");
                                memberChannels.put(username, channel);
                                System.out.println("用户总数:" + memberChannels.size());
                            } else {
                                // 转发消息给客户端
                                String[] arr = msg.split(":");
                                if (arr.length == 3) {
                                    // 发送者
                                    String from = arr[0];
                                    // 接收者
                                    String to = arr[1];
                                    // 发送内容
                                    String content = arr[2];
                                    System.out.println(from + "发送给" + to + "的消息:" + content);

                                    if (memberChannels.containsKey(to)) {
                                        // 解密
                                        CharsetEncoder encoder = Charset.forName("UTF-8").newEncoder();
                                        // 给接收者发送消息
                                        memberChannels.get(to).write(encoder.encode(CharBuffer.wrap(from + ":" + content)));
                                    }
                                }
                            }
                        }

                    }
                }
            }
        }catch (Exception e){
            System.out.println("服务端启动失败......");
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                // 先关闭选择器,在关闭通道
                // 调用 close() 方法将会关闭Selector,同时也会将关联的SelectionKey失效,但不会关闭Channel。
                selector.close();
                server.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 服务端启动:
        new NioServer().listen();
    }
}

客户端线程类:

/**
 * Nio聊天室客户端线程
 *
 * @author csp
 * @date 2021-11-30 4:13 下午
 */
public class ClientThread extends Thread {
    /**
     * 解密
     */
    private CharsetDecoder decoder = Charset.forName("UTF-8").newDecoder();

    /**
     * 加密
     */
    private CharsetEncoder encoder = Charset.forName("UTF-8").newEncoder();

    /**
     * 选择器
     */
    private Selector selector = null;

    /**
     * 通道
     */
    private SocketChannel socket = null;

    /**
     * 通道key
     */
    private SelectionKey clientKey = null;

    /**
     * 用户名
     */
    private String username;

    public ClientThread(String username) {
        try {
            // 创建一个Selector
            selector = Selector.open();

            // 创建Socket并注册
            socket = SocketChannel.open();
            socket.configureBlocking(false);
            clientKey = socket.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);

            // 连接到远程地址
            InetSocketAddress ip = new InetSocketAddress("localhost", 8080);
            socket.connect(ip);

            this.username = username;
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 开辟读取事件的线程
     */
    @Override
    public void run() {
        try {
            // 监听事件(无限循环)
            while (true) {
                // 监听事件
                selector.select();
                // 事件来源列表
                Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
                while (it.hasNext()) {
                    SelectionKey key = it.next();
                    // 删除当前事件
                    it.remove();

                    // 判断事件类型
                    if (key.isConnectable()) {
                        // 连接事件
                        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                        if (channel.isConnectionPending())
                            channel.finishConnect();
                        channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                        System.out.println("连接服务器端成功!");

                        // 发送用户名
                        send("username=" + this.username);
                    } else if (key.isReadable()) {
                        // 读取数据事件
                        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();

                        // 读取数据
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(50);
                        channel.read(buffer);
                        buffer.flip();
                        String msg = decoder.decode(buffer).toString();
                        System.out.println("收到:" + msg);
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 关闭
            try {
                selector.close();
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
            }
        }
    }

    /**
     * 发送消息
     *
     * @param msg
     */
    public void send(String msg) {
        try {
            SocketChannel client = (SocketChannel) clientKey.channel();
            client.write(encoder.encode(CharBuffer.wrap(msg)));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 关闭客户端
     */
    public void close() {
        try {
            selector.close();
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
        }
    }
}

客户端代码:

/**
 * Nio聊天室客户端
 *
 * @author csp
 * @date 2021-12-09 17:03:33
 */
public class NioClient {
    public static void main(String[] args) {
        // 当前客户端的用户名
        String username = "lufei";
        // 为当前客户端开辟一个线程
        ClientThread client = new ClientThread(username);
        client.start();

        // 输入输出流
        BufferedReader sin = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        try {
            // 循环读取键盘输入
            String readline;
            while ((readline = sin.readLine()) != null) {
                if (readline.equals("bye")) {
                    client.close();
                    System.exit(0);
                }
                // 发送消息
                client.send(username + ":" + readline);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行测试:

启动运行测试一下效果!

服务端先启动,控制台打印:

服务端启动......

接着启动客户端,控制台打印:

连接服务器端成功!

这时候服务端会打印客户端的连接信息以及用户名等信息:

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

测试客户端向服务的发送消息,客户端控制台输入Hello 我是lufei!,这时候服务端会收到发送过来的消息内容:

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

我们可以再建立一个客户端启动类NioClient2,并将其启动,服务端会收到客户端2的消息:

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

让客户端1和客户端2之间发送消息:

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

服务端控制台打印:

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

这样,一个简单的聊天室就搭建成功了,如果小伙伴想自行完善,可以把代码拷贝一下,自己去设计自己想要实现的聊天室功能。

熟悉了NIO通信的小案例之后,我们通过一张图来分析一下其实现原理:

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

从图中可以看出,当有读或写等任何注册的事件发生时,可以从 Selector中获得相应的SelectionKey,同时从SelectionKey中可以找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel,以获得客户端发送过来的数据。

二、Selector 选择器

1、Selector 继承体系

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

NIO中实现非阻塞 I/O的核心对象是Selector,Selector是注册各种I/O事件的地方,而且当那些事件发生时,就是Seleetor告诉我们所发生的事件。

使用NIO中非阻塞I/O编写服务器处理程序,大体上可以分为下面三个步骤:

  • (1) 向Selector对象注册感兴趣的事件。
  • (2) 从Selector中获取感兴趣的事件。
  • (3) 根据不同的事件进行相应的处理。

2、Selector 选择器的创建

在聊天室案例的NioServer服务端类中,选择器的初始化创建位于其构造函数中:

public NioServer() throws IOException {
    // 初始化Selector选择器
    // 也可以通过实现java.nio.channels.spi.SelectorProvider.openSelector()抽象方法自定义一个Selector。
    this.selector = Selector.open();
    // 初始化Channel通道
    // 初始化Buffer缓冲:
    // 初始化聊天室成员列表
}

Selector可以通过它自己的open()方法创建,借助java.nio.channels.spi.SelectorProvider类创建一个新的 Selector 选择器。也可以通过实现java.nio.channels.spi.SelectorProvider类的抽象方法openSelector()来自定义实现一个Selector。Selector 一旦创建将会一直处于 open 状态直到调用了close()方法为止。

我们跟进这个open()方法:

public abstract class Selector implements Closeable {
  
    protected Selector() {}
  	
  	// 该方法返回一个Selector选择器:
    public static Selector open() throws IOException {
      	// 通过SelectorProvider构建选择器
        return SelectorProvider.provider().openSelector();
    }
  	...
}

继续向下跟进SelectorProvider.provider()方法:

// 该方法位于SelectorProvider类中吗,可以获取能够构建Selector选择器的SelectorProvider对象
public static SelectorProvider provider() {
    synchronized (lock) {
        if (provider != null)
            return provider;
        return AccessController.doPrivileged(
            new PrivilegedAction<SelectorProvider>() {
                public SelectorProvider run() {
                        if (loadProviderFromProperty())
                            return provider;
                        if (loadProviderAsService())
                            return provider;
                  			// DefaultSelectorProvider会根据不同的操作系统去创建不同的SelectorProvider
                        provider = sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create();
                        return provider;
                    }
                });
    }
}

我们跟进DefaultSelectorProvider.create()方法,它会根据不同的操作系统去创建不同的SelectorProvider:

  • 如果是Windows操作系统,则创建的是WindowsSelectorProvider对象。
  • 如果是MacOS操作系统,则创建的是KQueueSelectorProvider对象。
  • 如果是Linux操作系统,则创建的是EPollSelectorProvider对象。

例如我使用的是Mac系统,那么跟进create()方法时,进入如下代码:

public class DefaultSelectorProvider {
    private DefaultSelectorProvider() {
    }

    public static SelectorProvider create() {
        return new KQueueSelectorProvider();
    }
}

// 继续往下跟进KQueueSelectorProvider(),进入KQueueSelectorProvider类:
public class KQueueSelectorProvider extends SelectorProviderImpl {
    public KQueueSelectorProvider() {
    }

    public AbstractSelector openSelector() throws IOException {
        // KQueueSelectorImpl是具体实现类,我们继续往下跟进,去看看实现逻辑:
        return new KQueueSelectorImpl(this);
    }
}

继续跟进,进入KQueueSelectorImpl类内部:

class KQueueSelectorImpl extends SelectorImpl {
    // 用于存放read端的文件描述
    protected int fd0;
    // 用于存放write端的文件描述
    protected int fd1;
    
    ......
  
    KQueueSelectorImpl(SelectorProvider var1) {
        super(var1);
      	// makePipe方法是native修饰的本地方法,其作用是返回两个文件描述符var2,
        // var2高位存放的是通道read端的文件描述符,低32位存放的是write端的文件描述符。
        long var2 = IOUtil.makePipe(false);
        // 文件描述符fd0只读数据
        this.fd0 = (int)(var2 >>> 32);
        // 文件描述符fd1只写数据
        this.fd1 = (int)var2;
        
        ......
    }
  
    ......
}

问题:为什么在不同操作系统平台,Provider不同呢?

因为网络IO是跟操作系统息息相关的,不同的操作系统的实现可能都不一样。比如我们在Linux操作系统安装的JDK版本,和Windows操作系统上就不太一样。

3、Selector 选择器绑定 Channel 管道

如聊天室案例中服务端 NioServer,Channel 管道与 Selector 选择器的绑定通过如下方式:

/**
 * 初始化Channel通道
 *
 * @param selector
 * @return
 * @throws IOException
 */
private ServerSocketChannel getServerChannel(Selector selector) throws IOException {
    // 开辟一个Channel通道
    ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
    // 通道设置为非阻塞模式
    serverSocketChannel.configureBlocking(false);
    // 为了将Channel跟Selector绑定在一起,我们需要将Channel注册到Selector上,调用Channel的register()方法
    // 通道中数据的事件类型为OP_ACCEPT(事件类型总共有4种,详情请参考下文的第4小节,管道与选择器之间的桥梁 SelectionKey )
    serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    // 通道绑定端口
    serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
    return serverSocketChannel;
}

注意:Channel必须是非阻塞模式才能注册到Selector上,所以,无法将一个FileChannel注册到Selector,因为FileChannel没有所谓的阻塞还是非阻塞模式。

管道 Channel 和 选择器 Selector 的关系

  • Selector 通过不断轮询的方式同时监听多个 Channel 的事件,注意,这里是同时监听,一旦有 Channel 准备好了,它就会返回这些准备好了的 Channel,交给处理线程去处理。
  • 在NIO编程中,通过 Selector 我们就实现了一个线程同时处理多个连接请求的目标,也可以一定程序降低服务器资源的消耗。

4、管道与选择器之间的桥梁 SelectionKey

我们再来看一下 Selector 与 Channel 的关系图:

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

如上图所示,将管道与注册到选择器上时,register()方法需要传递2个参数,一个是 Selector 选择器对象,另一个是管道中事件的类型 SelectionKey,选择器通过该对象的静态变量值去识别不同管道中的事件内容。所以SelectionKey又可以看作是Channel和Selector之间的一座桥梁,把两者绑定在了一起。

// 为了将Channel跟Selector绑定在一起,我们需要将Channel注册到Selector上,调用Channel的register()方法
// 通道中数据的事件类型为OP_ACCEPT
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

SelectionKey 有如下4种事件类型:

/**
 * 读事件:0000 0001
 */
public static final int OP_READ = 1 << 0;

/**
 * 写事件:0000 0100
 */
public static final int OP_WRITE = 1 << 2;

/**
 * 连接事件:0000 1000,连接操作,Client端支持的一种操作
 */
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;

/**
 * 接受事件:0001 0000,可接受操作仅ServerSocketChannel支持
 */
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;

5、SelectionKey 的几个常用方法

参考文章:https://juejin.cn/post/6844903440573792270

5.1、interestOps()方法

  • 作用:返回代表需要Selector监控的IO操作的,可以通过以下方法来判断Selector是否对Channel的某种事件感兴趣。
  • interest数据集:当前Channel感兴趣的操作,此类操作将会在下一次选择器 select() 操作时被交付,可以通过selectionKey.interestOps(int)进行方法修改。
  • 使用方式如下:
// 获取该selectionKey感兴趣的事件集
int interestSet = selectionKey.interestOps(); 

boolean isInterestedInAccept =
  		(interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

5.2、readyOps()方法

  • 作用:获取此selectionKey键上的ready操作集合,即在当前通道上已经就绪的事件。可以通过readyOps()方法获取所有就绪了的事件,也可以通过isXxxable()方法检查某个事件是否就绪。
  • ready数据集:表示此选择键上,已经就绪的操作,每次 select() 时,选择器都会对ready集合进行更新,外部程序无法修改此集合。
  • 使用方式如下:
// 创建ready集合的方法
int readySet = selectionKey.readyOps();
// 检查这些操作是否就绪的方法
boolean isReadable();// 是否可读,是返回 true,检测此键是否为"read"事件.等效于:k.,readyOps() & OP_READ != 0;
boolean isWritable():// 是否可写,是返回 true
boolean isConnectable():// 是否可连接,是返回 true
boolean isAcceptable():// 是否可接收,是返回 true

5.3、channel()、selector()方法

  • 作用:通过channel()、selector()方法可以获取绑定的通道Channel和选择器Selector,代码案例如下:
Channel channel = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector(); 

5.4、attachment()方法

可以将一个或者多个附加对象绑定到SelectionKey上,以便容易的识别给定的通道。通常有两种方式:

  • 在注册的时候直接绑定:
  SelectionKey key=channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ,theObject);
  • 在绑定完成之后附加:
selectionKey.attach(theObject);// 绑定

绑定之后,可通过对应的SelectionKey取出该对象:

selectionKey.attachment();

如果要取消该对象,则可以通过该种方式:

selectionKey.attach(null)

需要注意的是如果附加的对象不再使用,一定要人为清除,因为垃圾回收器不会回收该对象,若不清除的话会成内存泄漏。

一个单独的通道可被注册到多个选择器中,有些时候我们需要通过isRegistered()方法来检查一个通道是否已经被注册到任何一个选择器上。 通常来说,我们并不会这么做。

有点类似于ThreadLocal,可以让不同的线程都拥有一份自己的变量副本,且相互隔离,但是区别在于ThreadLocal的对象过期后会被自动回收的!

6、Selector 的几个常用方法

这一部分参考自这 2 篇文章:

6.1、select()方法

一旦将一个或多个Channel注册到Selector上了,我们就可以调用它的select()方法了,它会返回注册时感兴趣的事件中就绪的事件。

select()方法有三种变体:

  • select(),无参数,阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了才返回。(当然是我们注册的感兴趣的事件)。
  • select(timeout),带超时,阻塞直到某个Channel有就绪的事件了,或者超时了才返回。
  • selectNow(),立即返回,非阻塞,只要有通道就绪就立刻返回。

select()方法返回的 int 值表示有多少通道已经就绪,是自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。之前在select()调用时进入就绪的通道不会在本次调用中被记入,而在前一次select()调用进入就绪但现在已经不在处于就绪的通道也不会被记入。例如:首次调用select()方法,如果有一个通道变成就绪状态,返回了1,若再次调用select()方法,如果另一个通道就绪了,它会再次返回1。如果对第一个就绪的Channel没有做任何操作,现在就有两个就绪的通道,但在每次select()方法调用之前,只有一个通道就绪了。

一旦调用select()方法,并且返回值不为 0 时,则可以通过调用Selector的selectedKeys()方法来访问已选择键集合。如下:

Set<SelectionKey> selectionKeySet = selector.selectedKeys();

6.2、selectKeys()方法

Selector.selectKeys(),可以获取该选择器相关联的SelectionKey集合,通过遍历这些SelectorKey,可以进一步获取其感情兴趣的事件类型,以及其关联的Channel通道。

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();

while(it.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();

    if(key.isAcceptable()) {
        // 可连接事件
    } else if (key.isConnectable()) {
        // 连接事件
    } else if (key.isReadable()) {
        // 读取数据事件
    } else if (key.isWritable()) {
        // 写入事件
    }

  	it.remove();
}

最后,一定要记得调用it.remove();移除已经处理的 SelectionKey。

6.3、wakeUp()方法

前面我们说了调用select()方法时,调用者线程会进入阻塞状态,直到有就绪的 Channel 才会返回。其实也不一定,wakeup()就是用来破坏规则的,可以在另外一个线程调用wakeup()方法强行唤醒这个阻塞的线程,这样select()方法也会立即返回。

如果调用wakeup()时并没有线程阻塞在select()上,那么,下一次调用select()将立即返回,不会进入阻塞状态。这跟LockSupport.unpark()方法是比较类似的。

6.4、close()方法

调用 close()方法将会关闭 Selector,同时也会将关联的 SelectionKey 失效,但不会关闭 Channel。

三、Channel 通道

1、Channel 继承体系

Java NIO三组件——Selecotr/Channel实现原理解析-开源基础软件社区

通道是一个对象,通过它可以读取和写入数据,当然所有数据都通过Buffer对象来处理。我们永远不会将字节直接写入通道,而是将数据写入包含一个或者多个字节的缓冲区。同样也不会直接从通道中读取字节,而是将数据从通道读入缓冲区,再从缓冲区获取这个字节

使用NIO读取数据可以分为下面三个步骤:

  • (1)从FileInputStream获取Channel。
  • (2)创建Buffer。
  • (3)将数据从Channel读取到Buffer中。

使用NIO写入数据同样分为三个步骤:

  • (1)从FileInputStream获取Channel。
  • (2)创建Buffer。
  • (3)将数据从Channel写入Buffer。

2、Channel 与 Steam 流的区别

参考自:https://blog.csdn.net/tangtong1/article/details/103341597

BIO是面向流(Stream)编程的,流又分成 InputStream 和 OutputStream ,那么 Channel 和 Stream 有什么区别呢?

  • Channel 可以同时支持读和写,而 Stream 只能支持单向的读或写(所以分成InputStream和OutputStream)。
  • Channel支持异步读写,Stream通常只支持同步
  • Channel总是读向(read into)Buffer,或者写自(write from)Buffer(有点绕,以 Channel 为中心,从 Channel 中读出数据到 Buffer,从 Buffer 中往 Channel 写入数据),可以参考如下代码:

将 Channel 管道中的数据读取到 Buffer:

if (key.isReadable()) {
   // 读取数据事件
   SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();

   // 读取数据
   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(50);
   // 将管道中的数据读取到缓冲Buffer中:
   channel.read(buffer);
   buffer.flip();
   String msg = decoder.decode(buffer).toString();
   System.out.println("收到:" + msg);
}

将数据通过 Buffer 写入到 Channel 管道:

/**
 * 发送消息
 *
 * @param msg
 */
public void send(String msg) {
    try {
        SocketChannel client = (SocketChannel) clientKey.channel();
        // 将数据通过 Buffer 写入到 Channel 管道:
        client.write(encoder.encode(CharBuffer.wrap(msg)));
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

由此可知,管道中的数据传输、从管道中读取/写入数据,数据本身都是需要包装再 Buffer 缓冲中的

资料参考:

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